LED 3.2x1.25x1.1mm グリーン 3.0V 105mW 仕様書 - 技術データシートと設計ガイド

1. 製品概要

このグリーンSMD LEDは、一般的な光学表示およびディスプレイ用途向けに設計されています。コンパクトな3.2mm x 1.25mm x 1.1mmパッケージ（標準PLCC-2フットプリント）を採用し、高効率グリーンチップを搭載しています。視野角は140度と広く、バックライトやインジケータ用途に適しています。最大消費電力105mW、順方向電流定格30mAで、-40°C〜+85°Cの動作温度範囲で信頼性の高い性能を発揮します。本製品はRoHSに準拠し、感湿性レベルは3（MSL-3）です。

2. 技術パラメータ - 詳細分析

2.1 電気光学特性（Ts=25°C、IF=20mA時）

本LEDは20mAの順方向電流で特性評価されています。主なパラメータは以下の通りです：

• 順方向電圧（VF）：本デバイスは複数の電圧ビンで提供されます：G1（2.8-2.9V）、G2（2.9-3.0V）、H1（3.0-3.1V）、H2（3.1-3.2V）、I1（3.2-3.3V）、I2（3.3-3.4V）、J1（3.4-3.5V）。中央ビン（H1）の代表的なVFは3.0Vです。このビニングにより、設計者は直列抵抗の最適化や電流マッチングに必要な正確な電圧を選択できます。
• 主波長（λD）：グリーン発光は520nmを中心としており、ビンはD20（517.5-520nm）、E10（520-522.5nm）、E20（522.5-525nm）、F10（525-527.5nm）、F20（527.5-530nm）です。この厳密な波長管理により、製造ロット間で一貫した色再現性が保証されます。
• 光度（IV）：複数の輝度ビンが規定されています：1AU（260-330mcd）、1AV（330-430mcd）、1CG（430-560mcd）、1CL（560-700mcd）、1CM（700-900mcd）。最高ビン（1CM）は高視認性用途に優れた光束を提供します。
• スペクトル半値幅：30nm（標準値）、比較的純粋なグリーン色を示します。
• 視野角（2θ1/2）：140度、広い照明範囲を実現します。
• 逆方向電流（IR）：VR=5V時最大10μA、逆バイアス時の低リークを保証します。
• 熱抵抗（RTHJ-S）：450°C/W（標準値）、高出力設計における熱管理に重要です。

2.2 絶対最大定格

本LEDは損傷を防ぐため、これらの限界値を超えて動作させてはなりません：

• 消費電力（Pd）：105mW
• 順方向電流（IF）：30mA（連続）
• ピーク順方向電流（IFP）：60mA（パルス、デューティ比1/10、パルス幅0.1ms）
• ESD（HBM）：1000V
• 動作温度（Topr）：-40°C〜+85°C
• 保管温度（Tstg）：-40°C〜+85°C
• 接合部温度（Tj）：95°C

消費電力が最大定格を超えないように注意が必要です。実際の接合部温度に基づいて順方向電流をディレーティングし、接合部温度を95°C未満に保つ必要があります。

3. ビニングシステムの説明

本LEDは、順方向電圧（VF）、主波長（λD）、光度（IV）の3つのパラメータに基づいてビニングされています。これにより、お客様はアレイやバックライトユニットでの一貫した性能のために厳密に規定された部品を注文できます。

電圧ビン：G1、G2、H1、H2、I1、I2、J1。各ビンは0.1Vの範囲をカバーし、精密な電流調整を可能にします。

波長ビン：D20、E10、E20、F10、F20。各ビンは2.5nmをカバーし、製造バッチ内の色の一貫性を保証します。

強度ビン：1AU、1AV、1CG、1CL、1CM。これらのビンは260mcdから900mcdの範囲をカバーし、幅広い輝度要件に対応します。

4. 性能曲線の分析

4.1 順方向電圧対順方向電流

標準的なI-V曲線は、IF=20mAでのVFが約3.0Vであることを示しています。電流が増加するにつれて、電圧は非線形的に上昇します。大電流時には自己発熱による注意深い熱管理が必要です。

4.2 順方向電流対相対光度

相対光度は順方向電流とともに増加しますが、接合部の発熱により直線的ではありません。IF=30mAでは、光度はIF=20mA時の約1.5倍になります（標準曲線に基づく）。

4.3 ピン温度対相対光度および順方向電流

LEDが加熱されると相対光度は低下します。熱抵抗450°C/Wは、20mA時の接合部温度上昇が適度であることを意味します。ただし、最大電流かつ最高周囲温度では接合部が95°Cの限界に近づく可能性があり、放熱またはディレーティングが必要です。

4.4 順方向電流対主波長

主波長は電流によってわずかにシフトします。通常、グリーンLEDは大電流時にわずかな青色シフトを示します。ドリフトは数ナノメートル以内であり、ほとんどのインジケータ用途で許容範囲です。

4.5 相対光度対波長

スペクトル分布は520nm付近に単一ピークを持ち、半値幅30nmであり、純粋なグリーン発光を確認できます。二次ピークはありません。

4.6 放射パターン

本LEDはランバート型に近い分布で発光し、光軸から70°で強度が半分になります。この広いビームはバックライトやサイネージに最適です。

5. 機械的・包装情報

5.1 パッケージ寸法

本LEDは3.20mm x 1.25mm x 1.10mmのパッケージに収められています。上面図は、マークされた2つの端子（アノードおよびカソード）を備えた長方形を示しています。下面図はパッドレイアウトを示しています：端子1（カソード）用の1.20mm x 0.60mmパッド、端子2（アノード）用の1.20mm x 0.45mmパッド。推奨はんだパッドパターンは5.00mm x 2.00mmで、適切な放熱と機械的安定性を確保します。極性はパッケージのマーカーで示されます。

5.2 極性とはんだ付けパターン

極性マークは図1-4に示されています。カソードは通常、切り欠きまたはドットで示されます。推奨はんだ付けパターン（図1-5）は良好な熱的・電気的接続を保証します。寸法は特に記載がない限り±0.2mmの公差があります。

6. はんだ付け・実装ガイドライン

6.1 SMTリフローはんだ付けプロファイル

標準リフロープロファイル（JEDEC J-STD-020に基づく）：

• プリヒート：150°C〜200°C、60〜120秒
• 217°C以上（TL）：60〜150秒
• ピーク温度（TP）：260°C、255°C超は最大10秒
• 冷却：最大6°C/秒
• 25°Cからピークまでの総時間：最大8分

リフローはんだ付けは2回を超えて行わないでください。パスの間に24時間以上経過すると、LEDが吸湿して損傷する可能性があります。保管条件を超えた場合は、60±5°Cで24時間のベーキングを推奨します。

6.2 手はんだ付けとリワーク

はんだごてによる手はんだ付けは300°C、3秒未満に制限してください。リワークは1回のみ許可されます。リワークには、熱ストレスを避けるため二頭式はんだごてを推奨します。

6.3 取り扱い注意事項

反ったPCBへの実装は避けてください。はんだ付け中および後には機械的力を加えないでください。はんだ付け後の急冷は禁止です。本LEDはESDに敏感です（クラス1、1000V HBM）。取り扱いおよび実装時には適切なESD保護を使用する必要があります。

7. 包装と注文情報

7.1 テープアンドリール包装

LEDはキャリアテープで供給され、1リールあたり3000個（7インチ径）です。テープ寸法：幅8.00mm、ピッチ4.00mm。リール径178mm、ハブ径60mm、スピンドル穴13.0mm。ラベルには品番、仕様番号、ロット番号、ビンコード（光束、色度、電圧、波長）、数量、および日付コードが含まれます。

7.2 防湿袋と箱

各リールは乾燥剤と湿度インジケーターカードとともに防湿袋に密封されます。その後、段ボール箱に梱包されて出荷されます。保管条件：開封前は≤30°C、≤75%RHで最大1年間保管可能。開封後は≤30°C、≤60%RHで168時間以内に使用してください。湿度インジケーターが暴露を示すか、保管時間を超えた場合は、60±5°Cで24時間以上のベーキングが必要です。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的な用途

• 電子機器の光学インジケータ（例：ステータスLED、押しボタンバックライト）
• 自動車や民生品におけるスイッチやシンボルのバックライト
• 一般的なサイネージやディスプレイのバックライト
• コンパクトサイズと広角が要求される装飾照明

8.2 設計上の考慮事項

• 電流制限：電流を≤30mAに制限するために必ず直列抵抗を使用してください。抵抗がないと、わずかな電圧変動で大きな電流変化が発生し、損傷する可能性があります。
• 熱管理：最大電流または高い周囲温度の場合、放熱のためにPCBの銅領域を考慮してください。熱抵抗450°C/Wは、接合部温度を95°C未満に保つための注意深いレイアウトを必要とします。
• 環境保護：硫黄化合物（>100PPM）、臭素（>900PPM）、塩素（>900PPM）、および接着剤やポッティング材から放出される可能性のあるVOCへの暴露を避けてください。これらは変色や光出力の低下を引き起こす可能性があります。
• 並列動作：複数のLEDを並列で使用する場合、電流をバランスさせるために各LEDに独自の直列抵抗が必要です。

9. 技術比較

同様のPLCC-2パッケージの標準的なグリーンLEDと比較して、本デバイスは広い視野角（140°）と900mcdまでの複数の輝度ビンを提供します。厳密な波長ビニング（ビンあたり±2.5nm）により、マルチLEDアセンブリで重要な優れた色の一貫性が保証されます。熱抵抗450°C/W（標準値）は3.2x1.25mmパッケージとしては競争力があり、適切に放熱すればより高い駆動電流が可能です。さらに、MSL-3定格とRoHS準拠により、自動SMT実装に適しています。

10. よくある質問

Q1: このLEDの推奨動作電流は？
A: 標準的なテスト電流は20mAで、明るさと熱マージンのバランスが良好です。絶対最大連続電流は30mAですが、接合部温度は95°C未満に保つ必要があります。

Q2: このLEDをパルス幅変調（PWM）アプリケーションで使用できますか？
A: はい、ピーク電流はデューティサイクル1/10、パルス幅0.1msで最大60mAまで可能です。より高いデューティのPWMの場合、平均電流が≤30mAであることを確認してください。

Q3: 設計に適切な電圧ビンを選択するには？
A: 電流ミラーリングや直列接続で厳密な電圧範囲が必要な場合は、特定のビン（例：3.0-3.1VのH1）を選択してください。一般的な用途では、標準の3.0V（H1）を推奨します。

Q4: 防湿袋開封後の保管寿命は？
A: ≤30°C、≤60%RHで168時間です。この時間内に使用しない場合は、リフロー前に60±5°Cで少なくとも24時間ベーキングしてください。

Q5: このLEDを屋外で使用できますか？
A: 動作温度範囲は-40°C〜+85°Cであり、多くの屋外用途に適しています。ただし、本デバイスは直接的な水への暴露には定格されていません。必要に応じてコンフォーマルコーティングを追加してください。

11. 実用的な設計例

例：2つのLEDを並列に使用した押しボタンスイッチのバックライト。

• 希望輝度：LEDあたり約500mcd（ビン1CGまたは1CLを使用）。
• 供給電圧：5V DC。
• LED順方向電圧（標準）：20mA時3.0V。
• 直列抵抗：R = (5V - 3.0V) / 0.04A（2個並列、各20mA）= 50Ω。51Ω、1/4W抵抗を選択。
• 熱チェック：周囲温度25°C、接合部温度上昇 = 20mA * 3.0V * 450°C/W = 0.027W * 450 = 12.15°C。接合部温度 = 37.15°C、95°Cを大きく下回ります。周囲温度85°Cでも、接合部 = 97.15°Cでわずかに超えます。より大きなパッド面積を使用して熱抵抗を下げるか、電流を18mAに減らすことを検討してください。

12. 動作原理

本LEDは、ガリウムナイトライド（GaN）または関連するIII-V族化合物半導体材料で作られたp-n接合ダイオードであり、順方向バイアス時に緑色光を放出します。エネルギーバンドギャップが波長を決定します。この場合、約520nmの主波長は約2.38eVのバンドギャップに対応します。デバイスは透明なシリコーンまたはエポキシで封止され、光取り出しと機械的保護を提供します。広い視野角は、拡散性封止材または発光を拡散するパッケージ設計によって達成されます。

13. 開発動向

グリーンLEDは、より優れたエピタキシャル成長技術とチップ設計により、効率（lm/W）が向上し続けています。このフットプリントのSMD LEDの将来のトレンドには、より高い発光効率、低減された熱抵抗、RGBアプリケーションでのより良い色混合のためのより厳密な波長ビンが含まれます。さらに、パッケージ内へのESD保護チップの統合が、堅牢性向上のために一般的になりつつあります。ウェアラブルおよびIoTデバイス向けの小型化・高輝度LEDの需要が、パッケージングと熱管理のさらなる革新を促進しています。